【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大棚补光灯领域，具体为应用于大棚作物的补光灯组及其集群控制系统。
技术介绍
1、植物补光灯，是依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用灯光代替太阳光来提供给温室植物生长发育所需光源的一种灯具，光照与作物的生长有密切的关系，能否最大限度地捕捉光能、充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益，近年来由于市场需求的推动，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光；
2、目前，现有技术中的补光灯及其控制系统仍然存在不足之处，现有专利cn107943163a中公开了一种补光灯控制方案，该方案中通过对光合作用温度、光合作用时长的控制，保证植物光照充足的同时使得补光灯的运作控制更加合理，然而，对于植物而言，不同品种的植物或植物的不同生长时期对于光照的需求不同，例如，植物生长及幼芽的形成阶段蓝紫光与青光对有很大作用，而红光和红外线则能够促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长，在植物生长时，起到决定性作用的光照的累计量，既光合作用的累计量，其需要光照强度和光照时间的共同作用，而植物对光照的吸收并非全部吸收，在光合作用的光照曲线中，存在光补偿点和光饱和点，光饱和点为植物所能够吸收的最大光照强度，在超过光饱和点后，及时增加光强也无法提高光合作用效率，因此对补光灯的控制需要更为精准的光谱和光照强度控制体系；
3、针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
技术实现思路
1
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、应用于大棚作物的补光灯组，包括补光灯罩，所述补光灯罩背部固定安装有安装杆，所述安装杆有一段硬质杆与一端细钢索组成，所述补光灯罩内部安装有灯珠矩阵，所述补光灯罩边缘部位固定安装有数字终端机；
4、所述数字终端机中包含灯珠控制模块和微波组网模块，灯珠控制模块用于控制灯珠矩阵中的不同光谱灯珠的运行功率，微波组网模块用于发射和接收微波信号，通过微波信号与其他补光灯进行数据交互；
5、所述灯珠矩阵中包括多组不同波长的灯珠，分别用于发出红色光谱、蓝色光谱以及紫外光谱。
6、应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，包括光照采集单元、作物分析单元、补光控制单元和集群控制单元；
7、所述作物分析单元用于对作物的种植和作物种类进行记录，并通过数据库自动获取所需光照信息、饱和光强以及最大光强；
8、所述光照采集单元对大棚中的光谱进行采集，获取自然光谱，同时对大棚进行区域划分，并对划分后的区域光照进行采集，获取区域中的光照累计量；
9、集群控制单元通过光照累计量分析得到预测全天光照量，并将所需光照信息与自然光谱、预测全天光照量进行对比，生成短缺光谱和短缺光量；
10、补光控制单元根据短缺光谱和短缺光量对灯珠矩阵进行运行控制。
11、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述作物分析单元通过手动输入的方式获取大棚内的作物种类以及作物的播种时间，作物分析单元根据当前时间与播种时间进行差值计算，通过计算获得作物的生长时间，并将作物的生长时间与数据库中作物的生长阶段进行匹配对比，获取当前作物所处的生长阶段，作物分析单元在预设的数据库中根据作物当前生长阶段获得所需光照信息，其中所需光照信息包括光照累积量以及光谱信息，并将作物当前生长阶段的饱和光照强度记录为饱和光强，将作物当前生长阶段的能够承受的最大光照强度记录为最大光强。
12、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述光照采集单元在划分大棚内的种植面积时，划分为x个区域，x为自然数，光照采集单元每经过预设时间t则对第x个区域内的光照强度进行采集，记录为光照强度lxi，i＝1，2，3…，n，通过采集的光照强度以及预设的时间间隔进行积分计算，得到x区域内的光照累积量sx，
13、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述光照采集单元对24小时内的光照强度lxi进行统计，获取统计结果中的光照强度，并将所有光照强度与最大光强进行对比，将大于最大光强的光照强度lxi记录为超标光强lxc，c为非0自然数，对超标光强lxc进行累计计算，得到光照超标量cx，光照采集单元将光照超标量cx与预设的超标阈值进行对比，若光照超标量cx大于预设的超标阈值，则对区域x生成光照超标警告，若光照超标率cx未大于预设的超标阈值，则不作出反应。
14、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述集群控制单元通过作物分析单元获取所需光照信息，并将所需光照信息中的光照累积量以及光谱信息分别记录为需求光量和需求光谱，集群控制单元通过光照采集单元获取到自然光谱和光照累积量。
15、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述集群控制单元将需求光谱与自然光谱进行对比，将每个波长在需求光谱中的占比和在自然光谱中的占比进行计算，若在自然光谱中的占比小于在需求光谱中的占比，则将对应的波长记录为短缺波长，若在自然光谱中的占比不小于在需求光谱中的占比，则不作出反应。
16、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述集群控制单元通过光照累积量sx计算预测全天光照量qx，其中q为全天总光照时间，依据当天日出和日落时间进行计算，k为当前所经过的预设时间t的个数，m为调节系数，m的取值范围为-1～0，集群控制单元将预测全天光照量qx与需求光量进行对比，若预测全天光照量大于等于需求光量，则不作出反应，若预测全天光照量小于需求光量，则将区域x记录为缺光区域，同时计算预测全天光照量与需求光量的差值，记录为短缺光量。
17、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述补光控制单元在获取短缺波长后，通过短缺波长控制所有补光灯调节灯珠矩阵的工作灯珠种类和每个工作灯珠种类的发光功率的比值，并记录为补光比例。
18、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述补光控制单元在获取到短缺光量后，通过短缺光量控制缺光区域内的补光灯进行运行功率的调节，补光控制单元在对区域x中的补光灯的运行功率进行调节时，获取最新的实时光照强度lx，将实时光照强度lx与饱和光强进行对比，若实时光照强度lx大于等于饱和光强，则生成停止补光信号，若实时光照强度lx小于饱和光强，则生成补光开始信号；
19、所述补光控制单元在生成补光开始信号后，将短缺光量依照预设的转化系数转化为补光灯总功率，补光灯总功率依照补光比例对所有种类的灯珠进行功率分配。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术中，对大棚内的光照的光谱进行采集，并根据大棚内的作物和作物生长阶段获取对应的需求光谱，从而根据需求光谱和自然光谱的差距获取所需要补充的光谱波长，根据光谱波长对补光灯光谱进行调节，获取更适宜的补光光谱，增加补光效果。
22、2、本专利技术中，对大棚内进行区域划分，并根据区域本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.应用于大棚作物的补光灯组，其特征在于，包括补光灯罩(1)，所述补光灯罩(1)背部固定安装有安装杆(2)，所述安装杆(2)有一段硬质杆与一端细钢索组成，所述补光灯罩(1)内部安装有灯珠矩阵(4)，所述补光灯罩(1)边缘部位固定安装有数字终端机；
2.应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，适用于权利要求1所述的应用于大棚作物的补光灯组，其特征在于，包括光照采集单元、作物分析单元、补光控制单元和集群控制单元；
3.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述作物分析单元通过手动输入的方式获取大棚内的作物种类以及作物的播种时间，作物分析单元根据当前时间与播种时间进行差值计算，通过计算获得作物的生长时间，并将作物的生长时间与数据库中作物的生长阶段进行匹配对比，获取当前作物所处的生长阶段，作物分析单元在预设的数据库中根据作物当前生长阶段获得所需光照信息，其中所需光照信息包括光照累积量以及光谱信息，并将作物当前生长阶段的饱和光照强度记录为饱和光强，将作物当前生长阶段的能够承受的最大光照强度记录为最大光强。
4.根据权利要求2
5.根据权利要求4所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述光照采集单元对24小时内的光照强度LXi进行统计，获取统计结果中的光照强度，并将所有光照强度与最大光强进行对比，将大于最大光强的光照强度LXi记录为超标光强LXc，c为非0自然数，对超标光强LXc进行累计计算，得到光照超标量CX，光照采集单元将光照超标量CX与预设的超标阈值进行对比，若光照超标量CX大于预设的超标阈值，则对区域X生成光照超标警告，若光照超标率CX未大于预设的超标阈值，则不作出反应。
6.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述集群控制单元通过作物分析单元获取所需光照信息，并将所需光照信息中的光照累积量以及光谱信息分别记录为需求光量和需求光谱，集群控制单元通过光照采集单元获取到自然光谱和光照累积量。
7.根据权利要求1所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述集群控制单元将需求光谱与自然光谱进行对比，将每个波长在需求光谱中的占比和在自然光谱中的占比进行计算，若在自然光谱中的占比小于在需求光谱中的占比，则将对应的波长记录为短缺波长，若在自然光谱中的占比不小于在需求光谱中的占比，则不作出反应。
8.根据权利要求1所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述集群控制单元通过光照累积量SX计算预测全天光照量QX，其中q为全天总光照时间，依据当天日出和日落时间进行计算，k为当前所经过的预设时间T的个数，m为调节系数，m的取值范围为-1～0，集群控制单元将预测全天光照量QX与需求光量进行对比，若预测全天光照量大于等于需求光量，则不作出反应，若预测全天光照量小于需求光量，则将区域X记录为缺光区域，同时计算预测全天光照量与需求光量的差值，记录为短缺光量。
9.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述补光控制单元在获取短缺波长后，通过短缺波长控制所有补光灯调节灯珠矩阵(4)的工作灯珠种类和每个工作灯珠种类的发光功率的比值，并记录为补光比例。
10.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述补光控制单元在获取到短缺光量后，通过短缺光量控制缺光区域内的补光灯进行运行功率的调节，补光控制单元在对区域X中的补光灯的运行功率进行调节时，获取最新的实时光照强度LX，将实时光照强度LX与饱和光强进行对比，若实时光照强度LX大于等于饱和光强，则生成停止补光信号，若实时光照强度LX小于饱和光强，则生成补光开始信号；
...【技术特征摘要】
1.应用于大棚作物的补光灯组，其特征在于，包括补光灯罩(1)，所述补光灯罩(1)背部固定安装有安装杆(2)，所述安装杆(2)有一段硬质杆与一端细钢索组成，所述补光灯罩(1)内部安装有灯珠矩阵(4)，所述补光灯罩(1)边缘部位固定安装有数字终端机；
2.应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，适用于权利要求1所述的应用于大棚作物的补光灯组，其特征在于，包括光照采集单元、作物分析单元、补光控制单元和集群控制单元；
3.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述作物分析单元通过手动输入的方式获取大棚内的作物种类以及作物的播种时间，作物分析单元根据当前时间与播种时间进行差值计算，通过计算获得作物的生长时间，并将作物的生长时间与数据库中作物的生长阶段进行匹配对比，获取当前作物所处的生长阶段，作物分析单元在预设的数据库中根据作物当前生长阶段获得所需光照信息，其中所需光照信息包括光照累积量以及光谱信息，并将作物当前生长阶段的饱和光照强度记录为饱和光强，将作物当前生长阶段的能够承受的最大光照强度记录为最大光强。
4.根据权利要求2所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述光照采集单元在划分大棚内的种植面积时，划分为x个区域，x为自然数，光照采集单元每经过预设时间t则对第x个区域内的光照强度进行采集，记录为光照强度lxi，i＝1，2，3…，n，通过采集的光照强度以及预设的时间间隔进行积分计算，得到x区域内的光照累积量sx，
5.根据权利要求4所述的应用于大棚作物的补光灯组集群控制系统，其特征在于，所述光照采集单元对24小时内的光照强度lxi进行统计，获取统计结果中的光照强度，并将所有光照强度与最大光强进行对比，将大于最大光强的光照强度lxi记录为超标光强lxc，c为非0自然数，对超标光强lxc进行累计计算，得到光照超标量cx，光照采集单元将光照超标量cx与预设的超标阈值进行对比，若光照超标量cx大于预设的超标阈值，则对区域x生成光照超标警告，若光照超标率...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑永树，徐其立，李运鹤，岳平飞，刘军，
申请(专利权)人：安徽世林照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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